ポリエステル芯鞘複合繊維およびその繊維布帛
【課題】製糸工程や芯成分の除去安定性が良好であり、品位の優れた中空断面構造を形成し得るポリエステル芯鞘複合繊維と、そのポリエステル芯鞘複合繊維を用いてなる繊維布帛を提供する。
【解決手段】ポリエステルを鞘成分とし、重量平均分子量５００〜８０００のポリエチレングリコールを８〜７０重量％共重合させたポリエチレンテレフタレートを芯成分とし、繊維横断面において該芯成分の一部が該鞘成分の開口部から繊維表面に露出しており、かつ断面異形度が下記式（１）を満足することを特徴とするポリエステル芯鞘複合繊維。 １．５≦Ａ／Ｂ≦３．３・・・・・（１）（式中、Ａは繊維横断面における芯成分の内接円の直径（μｍ）を表し、Ｂは繊維横断面における鞘成分の開口部幅（μｍ）を表す。）
【解決手段】ポリエステルを鞘成分とし、重量平均分子量５００〜８０００のポリエチレングリコールを８〜７０重量％共重合させたポリエチレンテレフタレートを芯成分とし、繊維横断面において該芯成分の一部が該鞘成分の開口部から繊維表面に露出しており、かつ断面異形度が下記式（１）を満足することを特徴とするポリエステル芯鞘複合繊維。 １．５≦Ａ／Ｂ≦３．３・・・・・（１）（式中、Ａは繊維横断面における芯成分の内接円の直径（μｍ）を表し、Ｂは繊維横断面における鞘成分の開口部幅（μｍ）を表す。）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高次工程等の後加工において、芯成分を除去することにより中空断面構造（中空部構造）を形成し得るポリエステル芯鞘複合繊維とそれを用いてなる繊維布帛に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
繊維特品化の要望が年々高まる中、各合繊メーカーから多くの機能性繊維が上市されている。とりわけ軽量・保温性繊維は特に要望が強く、永遠のテーマに位置づけられる。かかる中、中空断面構造の繊維は繊維重量に対し、占める空間が大きいので軽く、かつ保温性の優れた特性を有すため、過去より検討がなされている。
【０００３】
従来、中空断面構造の繊維は、詰め綿や布団綿などの短繊維に用いられていたが、近年では一般衣料用途でも使用可能な長繊維が提案されている。しかしながら、長繊維の場合、仮撚や撚糸、あるいは製編織時に物理的圧力によって中空断面構造の中空部が潰れてしまうという欠点を有しているため、用途上の制約があった。このような欠点を改良するために、ポリエステルを鞘成分とし、該鞘成分よりもアルカリ溶解速度が大きい熱可塑性重合体を芯成分とし、かつ、該芯成分の一部が繊維表面に露出してなる、いわゆるＣ型断面形状の芯鞘型複合繊維からなる糸条に、仮撚捲縮加工を施した後にアルカリ水溶液で芯成分を除去する方法（特許文献１、２および３参照）、およびそれに加えて、水に濡れた場合、中空部に水が進入して繊維布帛が重たくなることを回避するために、鞘成分の開口部幅を４μｍ以下と狭くし、かつ鞘成分の内壁に撥水剤を付着させる方法（特許文献４参照）が提案されている。しかしながら、これらの方法は、仮撚や撚糸、あるいは製編織時に物理的圧力によって中空部が潰れることはないが、芯成分の除去工程において具体的な安定化技術の提案までには至っておらず、芯成分が不規則に残存し、編物とした際に染色斑やタテ筋などの品位低下を招いていた。
【０００４】
また別に、ポリエステルに多量のポリアルキレングリコールを共重合したポリエーテルエステルを芯成分に配置したポリエステル吸湿繊維が提案されている（特許文献５、６および７参照）。ポリエーテルエステルは、通常のポリエステルよりも熱水やアルカリなどによる減量速度が高く、芯成分の一部が露出していると精錬や染色工程で吸湿性の低下や染色斑などの品位低下を招くため、ポリエーテルエステルからなる芯成分を鞘成分で完全に包皮して用いることが一般的であった。一方、中空断面構造を得るために、芯成分の一部を露出したＣ型断面形状の芯鞘複合繊維として芯成分を溶出させようとした場合においても、従来の技術範囲では部分的に芯成分が残存し、安定した品位を得ることが出来なかった。
【特許文献１】特開平１−５２８３９号公報（請求項１）
【特許文献２】特開昭５５−９３８１２号公報（請求項１）
【特許文献３】特開平２００３−２７３３６号公報（第２頁）
【特許文献４】特開平６−２４０５３４号公報（請求項１）
【特許文献５】特開平２００４−２０４３６４号公報（請求項３）
【特許文献６】特開昭５１−１３６９２４号公報（請求項４）
【特許文献７】特開昭５３−１１１１１６号公報（請求項１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明の目的は、上述の問題を解決し、製糸工程や芯成分の除去安定性が良好であり、品位の優れた中空断面構造を形成し得るポリエステル芯鞘複合繊維と、そのポリエステル芯鞘複合繊維を用いてなる繊維布帛を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記の目的を達成せんとするものであって、ポリエステルを鞘成分とし、重量平均分子量５００〜８０００のポリエチレングリコールを８〜７０重量％共重合させたポリエチレンテレフタレートを芯成分とし、繊維横断面において該芯成分の一部が該鞘成分の開口部から繊維表面に露出しており、かつ断面異形度（Ａ／Ｂ）が下記式（１）を満足することを特徴とするポリエステル芯鞘複合繊維である。
【０００７】
１．５≦Ａ／Ｂ≦３．３・・・・・（１）
（式中、Ａは繊維横断面における芯成分の内接円の直径（μｍ）を表し、Ｂは繊維横断面における鞘成分の開口部幅（μｍ）を表す。）
本発明のポリエステル芯鞘複合繊維の好ましい態様によれば、前記の芯成分と鞘成分の複合比率（重量）は、芯／鞘＝３０／７０〜８０／２０であり、前記の鞘成分中に酸化チタン粒子が０．０５〜２．５重量％含有されてなることである。
【０００８】
また、本発明の繊維布帛は、前記のポリエステル芯鞘複合繊維を少なくとも１部に用いてなるものであり、繊維布帛の好ましい態様によれば、その繊維布帛を構成する芯成分を除去することにより形成された中空部に、機能剤を充填または塗布させてなるものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、仮撚や撚糸および製編織時の物理的圧力によっても中空部を維持できる中空断面構造を形成することができ、製糸性や芯成分の除去等の工程安定性が良好であり、品位の優れた軽量・保温性繊維を得ることができるポリエステル芯鞘複合繊維が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明のポリエステル芯鞘複合繊維について詳細に説明する。
【００１１】
本発明のポリエステル芯鞘複合繊維は、ポリエステルを鞘成分とし、重量平均分子量５００〜８０００のポリエチレングリコールを８〜７０重量％共重合させたポリエチレンテレフタレートを芯成分として構成されており、該芯成分の一部が該鞘成分の開口部から露出している繊維横断面を有している。
【００１２】
本発明のポリエステル芯鞘複合繊維は、製編織後にアルカリ等の溶剤減量を施し、芯成分を除去する溶出型中空断面構造の芯鞘複合繊維に好適であり、そのため、鞘成分の溶剤浸食を低減させなければならない。鞘成分が溶剤浸食を受けた場合、繊維布帛の引き裂き協力が低下するだけでなく、品質や品位の低下を伴うからである。
【００１３】
本発明のポリエステル芯鞘複合繊維を構成する鞘成分のポリエステルは、用途に応じてアルカリ等の溶剤減量速度や風合い、染色性などの性質が異なるポリマーを選択することが可能である。例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートおよびポリトリメチレンテレフタレートなどの芳香族ポリエステルやポリ乳酸などの脂肪族ポリエステルが挙げられるが、中でも安価で加工が容易なポリエチレンテレフタレートを好適に用いることが出来る。
【００１４】
本発明において、鞘成分のポリエステルに、５−スルホイソフタル酸金属塩やポリエチレングリコールを共重合すると、優れたカチオン可染性を得ることができる。好ましい５−スルホイソフタル酸金属塩の共重合量は０．１〜３モル％であり、またポリエチレングリコールの共重合量は０．１〜２重量％である。中でも重量平均分子量５００〜８０００のポリエチレングリコールが更に好ましく用いられる。本発明で用いられる５−スルホイソフタル酸金属塩の金属塩としては、ナトリウム塩やリチウム塩等が挙げられるが、中でもナトリウム塩が好ましい。
【００１５】
鞘成分のポリエステルには、本発明の効果を妨げない範囲で、その他に、アジピン酸、イソフタル酸、セバシン酸、フタル酸、ナフタレンジカルボン酸、４，４’−ジフェニルジカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸等のジカルボン酸及びそのエステル形成性誘導体、ジエチレングリコール、ヘキサメチレングリコール、ネオペンチルグリコール、シクロヘキサンジメタノール等のジオキシ化合物、ｐ−（β−オキシエトキシ）安息香酸等のオキシカルボン酸およびそのエステル形成性誘導体等が共重合されていてもよい。
【００１６】
本発明において、鞘成分を構成するポリエステルのカルボキシル末端基量（表中表示ではカルボ末端量）は、アルカリ浸食を緩和するという点で、０〜４０当量／トンであることが好ましい。カルボキシル末端基量を変更する方法は特に限定するものでないが、重合温度や重合の原料仕込量、重合触媒を変更することで適宜補正することができる。
【００１７】
また、鞘成分のポリエステルには、無機粒子等の添加剤を配合させることができる。無機粒子としては、酸化チタン粒子やシリカ粒子を含有させると、防透け性やＵＶカット効果、クーリング効果等を付与することができ、特に製糸性や品位の面でこれらの含有量は０．０５〜２．５重量％であることが好ましい。さらに、鞘成分のポリエステルには、炭酸カルシウム、チッ化ケイ素、クレー、タルク、カオリン、カーボンブラック等の粒子のほか、着色防止剤、安定剤、抗酸化剤、吸着剤、平滑剤、抗菌剤、防かび剤、消臭剤等の添加剤や機能剤を含有させても差支えない。
【００１８】
本発明で用いられる芯成分を構成するポリマーは、重量平均分子量５００〜８０００のポリエチレングリコールを８〜７０重量％共重合させたポリエチレンテレフタレートであることが重要である。重量平均分子量５００〜８０００のポリエチレングリコールを８〜７０重量％共重合させたポリエチレンテレフタレートを用いることにより、芯成分の除去の際にアルカリ等の溶剤減量による溶出性が向上し、高品位な製品が得られるとともに、製糸安定性が向上する。さらに好ましいポリエチレングリコールの重量平均分子量は、４０００〜６０００であり、その好ましい共重合量は３０〜７０重量％である。
【００１９】
本発明で用いられる重量平均分子量５００〜８０００のポリエチレングリコールを８〜７０重量％共重合させたポリエチレンテレフタレートを得るには、重合時に共重合量を調整してもよいが、６０重量％以上の高濃度マスターペレットを作製した後に、エチレンテレフタレート単位が９５モル％以上からなるポリエチレンテレフタレートとチップブレンドもしくは溶融ブレンドして得ることができ、このようにすることで強伸度などの品質の経時劣化を小さくすることができる。溶融ブレンドの方法としては、例えば、静止混練子を用いることができ、静止混練子として東レエンジニアリング社製“ハイミキサー”（登録商標）を好ましく採用することができる。静止混練子は、パック内や溶融配管内に組み込み、複数種類の成分を溶融ブレンドすることが可能である。静止混練子の段数としては、５段以上とすることが好ましく、更に好ましくは１０段以上である。
【００２０】
本発明において、重量平均分子量とは、液体クロマトグラフィーのゲル パーミエイション クロマトグラフィ法（Ｇｅｌ Ｐｅｒｍｅａｔｉｏｎ Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ法）によって測定される。
【００２１】
芯成分のポリエステルには、本発明の効果を妨げない範囲で、その他に５−スルホイソフタル酸金属塩やアジピン酸、イソフタル酸、セバシン酸、フタル酸、ナフタレンジカルボン酸、４，４’−ジフェニルジカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸等のジカルボン酸及びそのエステル形成性誘導体、ジエチレングリコール、ヘキサメチレングリコール、ネオペンチルグリコール、シクロヘキサンジメタノール等のジオキシ化合物、ｐ−（β−オキシエトキシ）安息香酸等のオキシカルボン酸およびそのエステル形成性誘導体等が共重合されていてもよい。
本発明のポリエステル芯鞘複合繊維においては、繊維横断面において芯成分の一部が鞘成分の開口部から繊維表面に露出しており、そしてその断面異形度（Ａ／Ｂ）が、下記式（１）を満足することが重要である。
【００２２】
１．５≦Ａ／Ｂ≦３．３・・・・・（１）
（式中、Ａは繊維横断面における芯成分の内接円の直径（μｍ）を表し、Ｂは繊維横断面における鞘成分の開口部幅（μｍ）を表す。）
図１は、本発明のポリエステル芯鞘複合繊維の繊維横断面を例示説明するための模式断面図である。図１において、ポリエステル芯鞘複合繊維１は、鞘成分２と芯成分３で構成されており、鞘成分２はＣ型形状で、芯成分３の一部４が鞘成分２の開口部５から繊維表面に露出している。ここにおいて、繊維横断面における芯成分の内接円の直径（μｍ）Ａと、繊維横断面における鞘成分の開口部幅（μｍ）Ｂの関係が、図１に示されている。
【００２３】
繊維横断面において、芯成分の一部４が繊維表面に露出していることにより、芯成分３の溶媒減量効率が向上し、鞘成分２の溶媒浸食を低減するため、製品の品位低下を回避することができる。また、その断面異形度（Ａ／Ｂ）は、１．５以上であり、断面異形度（Ａ／Ｂ）を１．５以上とすることにより、芯成分３に対して開口部が広くなるため、芯成分３の除去が安定化する。一方、断面異形度（Ａ／Ｂ）を３．３以下とすることにより、単繊維間の形態バラツキが最少化し、繊維布帛とした際の筋斑発生を抑制することができる。より好ましくは断面異形度（Ａ／Ｂ）は、１．８以上であり、更に好ましい断面異形度（Ａ／Ｂ）は２．０〜３．０である。本発明で規定する繊維横断面における芯成分３の内接円の直径（μｍ）Ａおよび繊維横断面における鞘成分２の開口部幅（μｍ）Ｂとは、走査型電子顕微鏡にて拡大撮影し、単繊維２０本の測定値の平均値から算出することができる。また、繊維横断面における鞘成分の開口部幅Ｂは、１．５〜１０μｍであることが好ましく、更に好ましくは２〜８μｍである。
【００２４】
また、図１においては、鞘成分２の開口部５は、繊維の長さ方向に１本の連続した開口を有しており、その連続した開口は繊維の長さ方向に真っ直ぐでもよく、蛇行または螺旋状に曲折していてもよい。また、繊維横断面における鞘成分２の開口部幅（μｍ）Ｂは、その連続した繊維の長さ方向において、実質的に同一でも不規則に異なっていても良い。
【００２５】
本発明のポリエステル芯鞘複合繊維の複合比率（重量）は、芯／鞘＝３０／７０〜８０／２０であることが好ましい。芯成分比率の下限は、軽量感・保温性を向上せしめる。また、芯成分除去後の繊維布帛の引き裂き強力を考慮して、芯成分比率の上限を設定する。更に好ましくはポリエステル芯鞘複合繊維の複合比率（重量）は、芯／鞘＝４０／６０〜７０／３０である。
【００２６】
本発明のポリエステル複合繊維の繊維断面形状は、好適には通常は円形であるが、本発明の目的を損なわない範囲で偏平、三角および多葉断面化等の異形断面化することも可能である。異形断面化により、風合いの変化や毛細管現象等の物理的機能性付与が可能であり、またこれら異形断面の中空部に機能剤を付与した場合には、機能性の向上効果を得ることも可能である。ここで定義する異形断面とは、鞘成分で形成される繊維表面形態のみに限らず、芯成分と鞘成分の境界面も該当し、凹凸等を付与しても良い。
【００２７】
本発明のポリエステル芯鞘複合繊維は単繊維繊度を特に制約するものでないが、単繊維繊度が１〜７ｄｔｅｘであることが好ましい。単繊維繊度が１ｄｔｅｘ以上であることで製品の軽量感を体感し易くなる。また単繊維繊度が７ｄｔｅｘ以下であることで一般衣料用途で好適に用いることができる。
【００２８】
本発明のポリエステル芯鞘複合繊維により得られた繊維布帛は、織物および編物のいずれも展開可能であるが、それらの繊維布帛は該ポリエステル芯鞘複合繊維からなる糸条を３０重量％以上含有することが好ましく、より好ましくは５０〜１００重量％である。本発明のポリエステル芯鞘複合繊維からなる糸条には、他種の繊維を混紡することができ、また、他種の繊維糸条を混繊することができる。他種の繊維糸条との混繊によって、吸水、吸湿、冷感および温感等の複数の機能性を付与することが可能である。他種の繊維糸条の一例として、ポリエステル繊維やポリアミド繊維等の合成繊維や、絹や綿等の天然繊維が挙げられるが、これらに限られるものではない。
【００２９】
本発明のポリエステル芯鞘複合繊維からなる糸条を得る方法としては、一旦ドラムに巻き取った後に延伸や延伸仮撚する方法や紡糸段階で連続的に延伸する方法などが挙げられるが、これらに限定されるものでない。以下、これらの具体例について説明する。
【００３０】
本発明のポリエステル芯鞘複合繊維は、上述したポリエチレンテレフタレートを主成分とする２成分のポリエステルを、紡糸温度２８０〜２９５℃の範囲で各々溶融計量し、インサート型もしくはパイプ型構造の芯成分の一部を露出するように加工した芯鞘断面用口金ノズルから吐出した後に、０．１〜５重量％の油剤を塗布してワインダーに巻き取る。この際に、紡速２０００ｍ／ｍｉｎ未満で巻き取った未延伸糸は、次工程にて２．０〜５．０倍程度、紡速２０００〜４０００ｍ／ｍｉｎで巻き取った部分配向糸は、１．２〜３．５倍程度の延伸もしくは延伸仮撚をした後に、熱セットを施す。また、紡速４０００ｍ／ｍｉｎを超える１工程法では、紡糸工程のローラー間で連続的に延伸熱セットする方法や降温途中の吐出糸条を高紡速にて巻き取ることによって配向結晶化が進行し、延伸糸を得ることができる。なお、本発明のポリエステル芯鞘複合繊維を構成する芯成分に用いられる重量平均分子量５００〜８０００のポリエチレングリコールを８〜７０重量％共重合させたポリエチレンテレフタレートは、溶融温度が低く、また通常のポリエチレンテレフタレートよりも耐熱性が低いため、製糸性および品位の面から紡糸温度やポリマーの滞留容積などの熱履歴は小さい方が好ましい。
【００３１】
本発明のポリエステル芯鞘複合繊維は、繊維布帛とした後にアルカリ等の溶剤減量等によって芯成分を除去し、中空断面を形成することができる。アルカリ等の溶媒減量には、一般的に水酸化ナトリウムが用いられ、水で希釈した２〜５％のアルカリ水溶液を８０〜１００℃の範囲の温度に加熱し、５〜５０分程度の処理を行う。
【００３２】
その後、該中空部に各種の機能剤を充填または塗布させることにより、要求される機能性を付与することも可能である。このようにして得られた機能性繊維布帛は、高摩擦・高洗濯耐久性を有し、従来、耐久性不足や風合い粗剛化の問題により繊維への応用が困難であった機能剤の使用を可能にする。ここで定義する機能剤とは、固着する機能剤であれば問題なく用いることができる。これらを例示すると、モノマー重合体からなる吸湿剤や静電剤、撥水剤および保温剤等が挙げられる。これらの処理方法は特に限定するものでなく、用いられる機能剤によって処理方法は様々であるが、一例としては、機能剤を溶媒にて１〜１５％ｏｗｆ程度に希釈し、その溶液中にてポリエステル芯鞘複合繊維からなる繊維布帛を浸漬し、３０〜１３０℃の温度に加熱して１０〜６０分間処理する。また、この方法は染色と同浴処理をすることが可能である。また、機能剤を塗布する方法は、１〜１５％ｏｗｆの機能性溶液をポリエステル芯鞘複合繊維からなる繊維布帛に吹き付け、その後、乾燥処理を施すことで機能剤を固着することができる。
【００３３】
一方、アルカリ等の溶剤減量等を施さずに芯成分をそのまま残した場合は、芯成分を鞘成分が完全包皮していないため、芯成分を構成するポリマーの影響により、優れた吸湿性と接触冷感などの機能性が発現する。その上、吸湿によって芯成分が膨潤しても鞘割れが発生しないために品位の低下を回避することができる。
【００３４】
本発明のポリエステル芯鞘複合繊維からなる繊維布帛は、主にスポーツ等の用途に好適である。
【００３５】
本発明のポリエステル芯鞘複合繊維からなる繊維布帛は、芯成分ポリマーにより吸湿性に優れ、べたつきなどの不快感を解消する。また、吸湿によって繊維自体が伸張するため、衣服内温度が上昇し、人が汗をかくとポリエステル芯鞘複合繊維からなる繊維布帛は吸湿により布帛密度が減少する。一方、衣服内温度が低下すると、布帛密度が元にもどるため、衣類内の温度コントロールが可能であり、トレーニングウェアやスポーツアウター用途に好適である。
【００３６】
本発明のポリエステル芯鞘複合繊維からなる繊維布帛をアルカリ等の溶媒減量を施すことで高中空断面を形成する。このため、軽量感や保温性を得ることができ、スポーツ用途や婦人衣料などに好適である。さらに、中空部に機能剤を充填もしくは塗布することで複合機能性素材としてのスポーツ用途やユニフォーム用途への展開も好ましい。
【実施例】
【００３７】
以下、本発明のポリエステル芯鞘複合繊維について実施例をもって具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。実施例における評価方法は、次のとおりである。
【００３８】
１．製糸性
１６８時間（７日間）連続紡糸を行い、製糸性を次の判定方法に従って評価した。
○○：糸切れ率が３．０％未満
○ ：糸切れ率が３．０％以上５．０％未満
△ ：糸切れ率が５．０％以上７．０％未満
× ：糸切れ率が７．０％以上
− ：評価不可。
【００３９】
２．芯成分の溶出性
アルカリ減量後の繊維布帛を走査型電子顕微鏡にて拡大撮影し、単繊維２０本の芯成分の残存有無を観察し、次の４段階判定で評価した。
○○：芯成分ポリマーが残存している単繊維がない
○：芯成分ポリマーが残存している単繊維が１〜２本
△：芯成分ポリマーが残存している単繊維が３〜４本
×：芯成分ポリマーが残存している単繊維が５本以上。
【００４０】
３．製品風合い
着衣快適性、色調（ハンター法による）および染色斑を主体に、表面品位の均一性の総合評価を、熟練者５名にて次の４段階判定法で評価した。
○○：優
○：良
△：可
×：不可。
【００４１】
４．固有粘度
２５℃オルソクロロフェノール中で測定した値である。以下、固有粘度をＩＶと記す。
【００４２】
（実施例１〜４、比較例１〜２）
紡糸温度２９０℃の条件下、芯成分ポリマーとして、重量平均分子量５０００のポリエチレングリコール（以下、ＰＥＧという）を６０重量％共重合したポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴという）からなるＩＶ＝０．９０のＰＥＴと、エチレンテレフタレート繰り返し単位１００モル％からなるＩＶ＝０．６５のＰＥＴを、混合比率５０：５０でパック組込型の１０段“ハイミキサー”（（登録商標）東レエンジニアリング社製）にて、２．１百万分割して得た重量平均分子量５０００のＰＥＧを３０重量％共重合したＩＶ＝０．７７のＰＥＴと、鞘成分ポリマーとして、酸化チタン粒子（チタン工業（株）製“ＫＡ−３０改”、平均粒径０．４μｍ）を１．５重量％含有し、５−スルホイソフタル酸ナトリウム塩（以下、ＳＳＩＡという）を１．５モル％と重量平均分子量１０００のＰＥＧを１重量％共重合したＩＶ＝０．６６のＰＥＴを複合比率が芯成分ポリマー／鞘成分ポリマー＝５０／５０となるように各々溶融計量し、総吐出量３２ｇ／分の溶融ポリマーをインサートにより芯成分ポリマーを吐出させることにより、鞘成分側がＣ字型となる芯鞘断面用口金ノズル（φ０．３ｍｍ、３６ホール）から吐出させて紡速３０００ｍ／分で紡糸し、１４０ｄｔｅｘ−３６フィラメント、残留伸度１６０％の部分配向複合繊維糸を得た。得られた部分配向複合繊維糸を、延伸温度９０℃、熱セット温度１４５℃、倍率１．７倍で延伸熱セットし、８４ｄｔｅｘ−３６フィラメントの延伸複合繊維糸を得た。また、繊維横断面測定の結果、繊維横断面における芯成分の内接円の直径Ａは１０μｍ、繊維横断面における鞘成分の開口部幅Ｂは４μｍであり、断面異形度（Ａ／Ｂ）は２．５であった。得られた延伸複合繊維糸を、経糸と緯糸に用い、生機密度５４×５７本／ｉｎの平織物を得、次いで精練を行った後に水酸化ナトリウム４％水溶液の存在下に、９０℃の温度で１０分のアルカリ減量処理を施し、次いで、浴比がカチオン染料／染色液＝１／２０の条件下、１２０℃×４５分の染色を実施した。得られた織物は（実施例１）は製糸性に優れ、かつ芯成分の溶出性および製品風合いに優れたものであった。
【００４３】
また、実施例２〜実施例４および比較例１〜２は、実施例１の製糸条件を基本とし、芯成分ポリマーのＰＥＧの混合比率を変更することにより、ブレンド後のＰＥＧ共重合量をそれぞれ変更した実験である。実施例２〜実施例４は、芯成分ポリマーのＰＥＧ共重合量をそれぞれ８重量％、３０重量％および７０重量％とした実験であるが、いずれも工程安定性に優れ、製品風合いが良好であった。また、比較例１は、芯成分ポリマーのＰＥＧ共重合量を５重量％とした実験であるが、共重合量が低すぎたため、芯成分ポリマーの溶出性に劣り、染め斑が発生した。一方、比較例２は、ＰＥＧ共重合量を８０重量％と多めに設計した実験であるが、実施例４と対比して、ＰＥＧ共重合量を１０重量％上乗せした程度であったが、吐出段階で五月雨状の吐出斑が発生し、糸切れが多発した。評価結果を表１に示す。
【００４４】
【表１】
【００４５】
（実施例５〜８、比較例３〜４）
実施例５〜８および比較例３〜４は、実施例１の製糸条件を基本として、芯成分ポリマー中の共重合成分のＰＥＧの重量平均分子量を変更して行った実験である。実施例５〜８は、芯成分ポリマー中のＰＥＧの重量平均分子量をそれぞれ５００、４０００、６０００および８０００した実験であるが、製糸性に優れ、溶出性および品位も良好であった。比較例３は、芯成分ポリマー中のＰＥＧの重量平均分子量を１００００とした実験であるが、重量平均分子量が大きすぎたために、耐熱性に劣り、色調斑が発生した。比較例４は、芯成分ポリマー中のＰＥＧの重量平均分子量を３００とした実験であるが、製糸性は問題ないものの、アルカリ減量の溶出性が著しく低下しており、染め差や染め斑が発生した。評価結果を表２に示す。
【００４６】
【表２】
【００４７】
（実施例９〜１０）
実施例９は、実施例１の製糸条件を基本として、鞘成分ポリマーにカルボキシル末端基量を４１当量／トンに微増させたＰＥＴを用いた実験であるが、実施例１同様に優れた溶出性を有していた。また、実施例１０は、実施例９同様に鞘成分ポリマーにカルボキシル末端基量が５３当量／トンのものを用いた実験であるが、カルボキシル末端基量が多めであったため、鞘成分もアルカリ減量による浸食の影響を受け、質感に斑や劣化が若干あったが、製糸性や芯成分の溶出性には優れており、目的とするレベルのものが得られた。評価結果を表３に示す。
【００４８】
【表３】
【００４９】
（実施例１１〜１５）
実施例１１〜１５は、実施例１の製糸条件を基本として鞘成分のポリマーを変更することにより、鞘成分中の酸化チタン粒子の含有量を変更した実験である。実施例１１は、酸化チタン粒子を含有しないポリマーを鞘成分に用いた実験であるが、酸化チタン粒子の平滑性効果が期待できないため若干の糸切れが発生したが、問題ない範囲であった。実施例１２〜１４は、酸化チタン粒子の含有量を０．０５，１．０，２．５重量％とした実験であるが、いずれも工程安定性が安定しており、製品風合いに優れていた。実施例１５が酸化チタン粒子の含有量を３．０重量％とした実験であるが、酸化チタン粒子の含有量がやや多かったせいか、パックの濾圧上昇が大きく、糸切れも散発したが、溶出性および製品風合いは良好であった。評価結果を表４に示す。
【００５０】
【表４】
【００５１】
（実施例１６〜１９）
実施例１６〜１９は、鞘成分中のＳＳＩＡ共重合量を変更した実験である。実施例１６および１７は、鞘成分中のＳＳＩＡ共重合量を０．１，３．０モル％とした実験であるが、溶出性および品位ともに本発明を満足するものが得られた。実施例１８は、ＳＳＩＡ成分を含まない実験であるが、発色性が若干低下したが、製糸性および溶出性は良好であった。実施例１９は、ＳＳＩＡ共重合量を３．３モル％とした実験であるが、ＳＳＩＡ共重合量が多めであるが故、アルカリ減量の際に鞘成分も若干の浸食を受けてしまったが、総合的には良好な結果が得られた。評価結果を表５に示す。
【００５２】
【表５】
【００５３】
（実施例２０〜２７）
実施例２０〜２７は、鞘成分中のＰＥＧ共重合量とその重量平均分子量および染色条件をそれぞれ変更した実験である。実施例２０〜２６は、それぞれの評価結果には若干の優劣は見られたが、いずれも本発明の目的を達成するものであった。実施例２７は、鞘成分ポリマー中にカチオン基を有さないため、カチオン染料の代わりに分散染料を用いて評価したが、若干の淡染傾向があったが製品風合いは良好であり、表面品位に優れていた。評価結果を表６に示す。
【００５４】
【表６】
【００５５】
（実施例２８〜３３）
実施例２８〜３３は、実施例１の製糸条件を基本として、２成分ポリマーの吐出量を各々変更することにより、複合比率を変更して実施したものである。実施例２８および実施例３２は、複合比率をそれぞれ芯／鞘＝３０／７０，２０／８０とした実験である。これらは、いずれも芯成分比率が低目であったために軽量感がやや見劣りするものの、芯成分の溶出性に優れていた。実施例２９および３０は、複合比率（重量）をそれぞれ芯／鞘＝４０／６０，７０／３０とした実験であるが、いずれも製糸性が安定しており、優れた性能を有していた。また、実施例３１と３３は、複合比率（重量）をそれぞれ芯／鞘＝８０／２０，９０／１０とし、芯成分比率を大きくした実験であるが、鞘成分比率が小さいせいかアルカリ減量の影響で製品風合いがやや低下したが、大きな問題でなく、本発明を満足する織物を安定して得ることができた。評価結果を表７に示す。
【００５６】
【表７】
【００５７】
（実施例３４〜３８、比較例５〜６）
実施例１の製糸条件を基本として、パック交換を行うことで口金スペックを変更し、断面異形度の異なる実施例３４〜３８および比較例５〜６を行った。実施例３６と３７は、断面異形度をそれぞれ２．０および３．０とした実験であるが、実施例１を上回る製品風合いや工程安定性を有していた。また、実施例３４と３８は、断面異形度を１．５および３．３とした実験であるが、製糸性、溶出性、製品風合いのいずれにおいても良好な結果が得られた。比較例５は、断面異形度を１．２とした実験であるが、断面異形度が小さく、鞘成分の開口部幅が広すぎたために繊維布帛とした際に筋斑が発生しており、品位が悪かった。また、比較例６は、断面異形度を３．５とした実験であるが、鞘成分の開口部幅が小さすぎるため、芯成分の溶出性が極めて悪く、染め斑が酷かった。評価結果を表８に示す。
【００５８】
【表８】
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明のポリエステル芯鞘複合繊維は、仮撚や撚糸および製編織時の物理的圧力によっても中空部を維持できる好適には溶出型の中空断面構造を形成することができ、製糸性や芯成分の除去等の工程安定性が良好であり、品位の優れた軽量・保温性繊維を得ることができ、有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】図１は、本発明のポリエステル芯鞘複合繊維の繊維横断面を例示説明するための模式断面図である。
【符号の説明】
【００６１】
１：ポリエステル芯鞘複合繊維
２：鞘成分
３：芯成分
４：芯成分の一部
５：鞘成分の開口部
Ａ：繊維横断面における芯成分の内接円の直径
Ｂ：繊維横断面における鞘成分の開口部幅
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高次工程等の後加工において、芯成分を除去することにより中空断面構造（中空部構造）を形成し得るポリエステル芯鞘複合繊維とそれを用いてなる繊維布帛に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
繊維特品化の要望が年々高まる中、各合繊メーカーから多くの機能性繊維が上市されている。とりわけ軽量・保温性繊維は特に要望が強く、永遠のテーマに位置づけられる。かかる中、中空断面構造の繊維は繊維重量に対し、占める空間が大きいので軽く、かつ保温性の優れた特性を有すため、過去より検討がなされている。
【０００３】
従来、中空断面構造の繊維は、詰め綿や布団綿などの短繊維に用いられていたが、近年では一般衣料用途でも使用可能な長繊維が提案されている。しかしながら、長繊維の場合、仮撚や撚糸、あるいは製編織時に物理的圧力によって中空断面構造の中空部が潰れてしまうという欠点を有しているため、用途上の制約があった。このような欠点を改良するために、ポリエステルを鞘成分とし、該鞘成分よりもアルカリ溶解速度が大きい熱可塑性重合体を芯成分とし、かつ、該芯成分の一部が繊維表面に露出してなる、いわゆるＣ型断面形状の芯鞘型複合繊維からなる糸条に、仮撚捲縮加工を施した後にアルカリ水溶液で芯成分を除去する方法（特許文献１、２および３参照）、およびそれに加えて、水に濡れた場合、中空部に水が進入して繊維布帛が重たくなることを回避するために、鞘成分の開口部幅を４μｍ以下と狭くし、かつ鞘成分の内壁に撥水剤を付着させる方法（特許文献４参照）が提案されている。しかしながら、これらの方法は、仮撚や撚糸、あるいは製編織時に物理的圧力によって中空部が潰れることはないが、芯成分の除去工程において具体的な安定化技術の提案までには至っておらず、芯成分が不規則に残存し、編物とした際に染色斑やタテ筋などの品位低下を招いていた。
【０００４】
また別に、ポリエステルに多量のポリアルキレングリコールを共重合したポリエーテルエステルを芯成分に配置したポリエステル吸湿繊維が提案されている（特許文献５、６および７参照）。ポリエーテルエステルは、通常のポリエステルよりも熱水やアルカリなどによる減量速度が高く、芯成分の一部が露出していると精錬や染色工程で吸湿性の低下や染色斑などの品位低下を招くため、ポリエーテルエステルからなる芯成分を鞘成分で完全に包皮して用いることが一般的であった。一方、中空断面構造を得るために、芯成分の一部を露出したＣ型断面形状の芯鞘複合繊維として芯成分を溶出させようとした場合においても、従来の技術範囲では部分的に芯成分が残存し、安定した品位を得ることが出来なかった。
【特許文献１】特開平１−５２８３９号公報（請求項１）
【特許文献２】特開昭５５−９３８１２号公報（請求項１）
【特許文献３】特開平２００３−２７３３６号公報（第２頁）
【特許文献４】特開平６−２４０５３４号公報（請求項１）
【特許文献５】特開平２００４−２０４３６４号公報（請求項３）
【特許文献６】特開昭５１−１３６９２４号公報（請求項４）
【特許文献７】特開昭５３−１１１１１６号公報（請求項１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明の目的は、上述の問題を解決し、製糸工程や芯成分の除去安定性が良好であり、品位の優れた中空断面構造を形成し得るポリエステル芯鞘複合繊維と、そのポリエステル芯鞘複合繊維を用いてなる繊維布帛を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記の目的を達成せんとするものであって、ポリエステルを鞘成分とし、重量平均分子量５００〜８０００のポリエチレングリコールを８〜７０重量％共重合させたポリエチレンテレフタレートを芯成分とし、繊維横断面において該芯成分の一部が該鞘成分の開口部から繊維表面に露出しており、かつ断面異形度（Ａ／Ｂ）が下記式（１）を満足することを特徴とするポリエステル芯鞘複合繊維である。
【０００７】
１．５≦Ａ／Ｂ≦３．３・・・・・（１）
（式中、Ａは繊維横断面における芯成分の内接円の直径（μｍ）を表し、Ｂは繊維横断面における鞘成分の開口部幅（μｍ）を表す。）
本発明のポリエステル芯鞘複合繊維の好ましい態様によれば、前記の芯成分と鞘成分の複合比率（重量）は、芯／鞘＝３０／７０〜８０／２０であり、前記の鞘成分中に酸化チタン粒子が０．０５〜２．５重量％含有されてなることである。
【０００８】
また、本発明の繊維布帛は、前記のポリエステル芯鞘複合繊維を少なくとも１部に用いてなるものであり、繊維布帛の好ましい態様によれば、その繊維布帛を構成する芯成分を除去することにより形成された中空部に、機能剤を充填または塗布させてなるものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、仮撚や撚糸および製編織時の物理的圧力によっても中空部を維持できる中空断面構造を形成することができ、製糸性や芯成分の除去等の工程安定性が良好であり、品位の優れた軽量・保温性繊維を得ることができるポリエステル芯鞘複合繊維が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明のポリエステル芯鞘複合繊維について詳細に説明する。
【００１１】
本発明のポリエステル芯鞘複合繊維は、ポリエステルを鞘成分とし、重量平均分子量５００〜８０００のポリエチレングリコールを８〜７０重量％共重合させたポリエチレンテレフタレートを芯成分として構成されており、該芯成分の一部が該鞘成分の開口部から露出している繊維横断面を有している。
【００１２】
本発明のポリエステル芯鞘複合繊維は、製編織後にアルカリ等の溶剤減量を施し、芯成分を除去する溶出型中空断面構造の芯鞘複合繊維に好適であり、そのため、鞘成分の溶剤浸食を低減させなければならない。鞘成分が溶剤浸食を受けた場合、繊維布帛の引き裂き協力が低下するだけでなく、品質や品位の低下を伴うからである。
【００１３】
本発明のポリエステル芯鞘複合繊維を構成する鞘成分のポリエステルは、用途に応じてアルカリ等の溶剤減量速度や風合い、染色性などの性質が異なるポリマーを選択することが可能である。例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートおよびポリトリメチレンテレフタレートなどの芳香族ポリエステルやポリ乳酸などの脂肪族ポリエステルが挙げられるが、中でも安価で加工が容易なポリエチレンテレフタレートを好適に用いることが出来る。
【００１４】
本発明において、鞘成分のポリエステルに、５−スルホイソフタル酸金属塩やポリエチレングリコールを共重合すると、優れたカチオン可染性を得ることができる。好ましい５−スルホイソフタル酸金属塩の共重合量は０．１〜３モル％であり、またポリエチレングリコールの共重合量は０．１〜２重量％である。中でも重量平均分子量５００〜８０００のポリエチレングリコールが更に好ましく用いられる。本発明で用いられる５−スルホイソフタル酸金属塩の金属塩としては、ナトリウム塩やリチウム塩等が挙げられるが、中でもナトリウム塩が好ましい。
【００１５】
鞘成分のポリエステルには、本発明の効果を妨げない範囲で、その他に、アジピン酸、イソフタル酸、セバシン酸、フタル酸、ナフタレンジカルボン酸、４，４’−ジフェニルジカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸等のジカルボン酸及びそのエステル形成性誘導体、ジエチレングリコール、ヘキサメチレングリコール、ネオペンチルグリコール、シクロヘキサンジメタノール等のジオキシ化合物、ｐ−（β−オキシエトキシ）安息香酸等のオキシカルボン酸およびそのエステル形成性誘導体等が共重合されていてもよい。
【００１６】
本発明において、鞘成分を構成するポリエステルのカルボキシル末端基量（表中表示ではカルボ末端量）は、アルカリ浸食を緩和するという点で、０〜４０当量／トンであることが好ましい。カルボキシル末端基量を変更する方法は特に限定するものでないが、重合温度や重合の原料仕込量、重合触媒を変更することで適宜補正することができる。
【００１７】
また、鞘成分のポリエステルには、無機粒子等の添加剤を配合させることができる。無機粒子としては、酸化チタン粒子やシリカ粒子を含有させると、防透け性やＵＶカット効果、クーリング効果等を付与することができ、特に製糸性や品位の面でこれらの含有量は０．０５〜２．５重量％であることが好ましい。さらに、鞘成分のポリエステルには、炭酸カルシウム、チッ化ケイ素、クレー、タルク、カオリン、カーボンブラック等の粒子のほか、着色防止剤、安定剤、抗酸化剤、吸着剤、平滑剤、抗菌剤、防かび剤、消臭剤等の添加剤や機能剤を含有させても差支えない。
【００１８】
本発明で用いられる芯成分を構成するポリマーは、重量平均分子量５００〜８０００のポリエチレングリコールを８〜７０重量％共重合させたポリエチレンテレフタレートであることが重要である。重量平均分子量５００〜８０００のポリエチレングリコールを８〜７０重量％共重合させたポリエチレンテレフタレートを用いることにより、芯成分の除去の際にアルカリ等の溶剤減量による溶出性が向上し、高品位な製品が得られるとともに、製糸安定性が向上する。さらに好ましいポリエチレングリコールの重量平均分子量は、４０００〜６０００であり、その好ましい共重合量は３０〜７０重量％である。
【００１９】
本発明で用いられる重量平均分子量５００〜８０００のポリエチレングリコールを８〜７０重量％共重合させたポリエチレンテレフタレートを得るには、重合時に共重合量を調整してもよいが、６０重量％以上の高濃度マスターペレットを作製した後に、エチレンテレフタレート単位が９５モル％以上からなるポリエチレンテレフタレートとチップブレンドもしくは溶融ブレンドして得ることができ、このようにすることで強伸度などの品質の経時劣化を小さくすることができる。溶融ブレンドの方法としては、例えば、静止混練子を用いることができ、静止混練子として東レエンジニアリング社製“ハイミキサー”（登録商標）を好ましく採用することができる。静止混練子は、パック内や溶融配管内に組み込み、複数種類の成分を溶融ブレンドすることが可能である。静止混練子の段数としては、５段以上とすることが好ましく、更に好ましくは１０段以上である。
【００２０】
本発明において、重量平均分子量とは、液体クロマトグラフィーのゲル パーミエイション クロマトグラフィ法（Ｇｅｌ Ｐｅｒｍｅａｔｉｏｎ Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ法）によって測定される。
【００２１】
芯成分のポリエステルには、本発明の効果を妨げない範囲で、その他に５−スルホイソフタル酸金属塩やアジピン酸、イソフタル酸、セバシン酸、フタル酸、ナフタレンジカルボン酸、４，４’−ジフェニルジカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸等のジカルボン酸及びそのエステル形成性誘導体、ジエチレングリコール、ヘキサメチレングリコール、ネオペンチルグリコール、シクロヘキサンジメタノール等のジオキシ化合物、ｐ−（β−オキシエトキシ）安息香酸等のオキシカルボン酸およびそのエステル形成性誘導体等が共重合されていてもよい。
本発明のポリエステル芯鞘複合繊維においては、繊維横断面において芯成分の一部が鞘成分の開口部から繊維表面に露出しており、そしてその断面異形度（Ａ／Ｂ）が、下記式（１）を満足することが重要である。
【００２２】
１．５≦Ａ／Ｂ≦３．３・・・・・（１）
（式中、Ａは繊維横断面における芯成分の内接円の直径（μｍ）を表し、Ｂは繊維横断面における鞘成分の開口部幅（μｍ）を表す。）
図１は、本発明のポリエステル芯鞘複合繊維の繊維横断面を例示説明するための模式断面図である。図１において、ポリエステル芯鞘複合繊維１は、鞘成分２と芯成分３で構成されており、鞘成分２はＣ型形状で、芯成分３の一部４が鞘成分２の開口部５から繊維表面に露出している。ここにおいて、繊維横断面における芯成分の内接円の直径（μｍ）Ａと、繊維横断面における鞘成分の開口部幅（μｍ）Ｂの関係が、図１に示されている。
【００２３】
繊維横断面において、芯成分の一部４が繊維表面に露出していることにより、芯成分３の溶媒減量効率が向上し、鞘成分２の溶媒浸食を低減するため、製品の品位低下を回避することができる。また、その断面異形度（Ａ／Ｂ）は、１．５以上であり、断面異形度（Ａ／Ｂ）を１．５以上とすることにより、芯成分３に対して開口部が広くなるため、芯成分３の除去が安定化する。一方、断面異形度（Ａ／Ｂ）を３．３以下とすることにより、単繊維間の形態バラツキが最少化し、繊維布帛とした際の筋斑発生を抑制することができる。より好ましくは断面異形度（Ａ／Ｂ）は、１．８以上であり、更に好ましい断面異形度（Ａ／Ｂ）は２．０〜３．０である。本発明で規定する繊維横断面における芯成分３の内接円の直径（μｍ）Ａおよび繊維横断面における鞘成分２の開口部幅（μｍ）Ｂとは、走査型電子顕微鏡にて拡大撮影し、単繊維２０本の測定値の平均値から算出することができる。また、繊維横断面における鞘成分の開口部幅Ｂは、１．５〜１０μｍであることが好ましく、更に好ましくは２〜８μｍである。
【００２４】
また、図１においては、鞘成分２の開口部５は、繊維の長さ方向に１本の連続した開口を有しており、その連続した開口は繊維の長さ方向に真っ直ぐでもよく、蛇行または螺旋状に曲折していてもよい。また、繊維横断面における鞘成分２の開口部幅（μｍ）Ｂは、その連続した繊維の長さ方向において、実質的に同一でも不規則に異なっていても良い。
【００２５】
本発明のポリエステル芯鞘複合繊維の複合比率（重量）は、芯／鞘＝３０／７０〜８０／２０であることが好ましい。芯成分比率の下限は、軽量感・保温性を向上せしめる。また、芯成分除去後の繊維布帛の引き裂き強力を考慮して、芯成分比率の上限を設定する。更に好ましくはポリエステル芯鞘複合繊維の複合比率（重量）は、芯／鞘＝４０／６０〜７０／３０である。
【００２６】
本発明のポリエステル複合繊維の繊維断面形状は、好適には通常は円形であるが、本発明の目的を損なわない範囲で偏平、三角および多葉断面化等の異形断面化することも可能である。異形断面化により、風合いの変化や毛細管現象等の物理的機能性付与が可能であり、またこれら異形断面の中空部に機能剤を付与した場合には、機能性の向上効果を得ることも可能である。ここで定義する異形断面とは、鞘成分で形成される繊維表面形態のみに限らず、芯成分と鞘成分の境界面も該当し、凹凸等を付与しても良い。
【００２７】
本発明のポリエステル芯鞘複合繊維は単繊維繊度を特に制約するものでないが、単繊維繊度が１〜７ｄｔｅｘであることが好ましい。単繊維繊度が１ｄｔｅｘ以上であることで製品の軽量感を体感し易くなる。また単繊維繊度が７ｄｔｅｘ以下であることで一般衣料用途で好適に用いることができる。
【００２８】
本発明のポリエステル芯鞘複合繊維により得られた繊維布帛は、織物および編物のいずれも展開可能であるが、それらの繊維布帛は該ポリエステル芯鞘複合繊維からなる糸条を３０重量％以上含有することが好ましく、より好ましくは５０〜１００重量％である。本発明のポリエステル芯鞘複合繊維からなる糸条には、他種の繊維を混紡することができ、また、他種の繊維糸条を混繊することができる。他種の繊維糸条との混繊によって、吸水、吸湿、冷感および温感等の複数の機能性を付与することが可能である。他種の繊維糸条の一例として、ポリエステル繊維やポリアミド繊維等の合成繊維や、絹や綿等の天然繊維が挙げられるが、これらに限られるものではない。
【００２９】
本発明のポリエステル芯鞘複合繊維からなる糸条を得る方法としては、一旦ドラムに巻き取った後に延伸や延伸仮撚する方法や紡糸段階で連続的に延伸する方法などが挙げられるが、これらに限定されるものでない。以下、これらの具体例について説明する。
【００３０】
本発明のポリエステル芯鞘複合繊維は、上述したポリエチレンテレフタレートを主成分とする２成分のポリエステルを、紡糸温度２８０〜２９５℃の範囲で各々溶融計量し、インサート型もしくはパイプ型構造の芯成分の一部を露出するように加工した芯鞘断面用口金ノズルから吐出した後に、０．１〜５重量％の油剤を塗布してワインダーに巻き取る。この際に、紡速２０００ｍ／ｍｉｎ未満で巻き取った未延伸糸は、次工程にて２．０〜５．０倍程度、紡速２０００〜４０００ｍ／ｍｉｎで巻き取った部分配向糸は、１．２〜３．５倍程度の延伸もしくは延伸仮撚をした後に、熱セットを施す。また、紡速４０００ｍ／ｍｉｎを超える１工程法では、紡糸工程のローラー間で連続的に延伸熱セットする方法や降温途中の吐出糸条を高紡速にて巻き取ることによって配向結晶化が進行し、延伸糸を得ることができる。なお、本発明のポリエステル芯鞘複合繊維を構成する芯成分に用いられる重量平均分子量５００〜８０００のポリエチレングリコールを８〜７０重量％共重合させたポリエチレンテレフタレートは、溶融温度が低く、また通常のポリエチレンテレフタレートよりも耐熱性が低いため、製糸性および品位の面から紡糸温度やポリマーの滞留容積などの熱履歴は小さい方が好ましい。
【００３１】
本発明のポリエステル芯鞘複合繊維は、繊維布帛とした後にアルカリ等の溶剤減量等によって芯成分を除去し、中空断面を形成することができる。アルカリ等の溶媒減量には、一般的に水酸化ナトリウムが用いられ、水で希釈した２〜５％のアルカリ水溶液を８０〜１００℃の範囲の温度に加熱し、５〜５０分程度の処理を行う。
【００３２】
その後、該中空部に各種の機能剤を充填または塗布させることにより、要求される機能性を付与することも可能である。このようにして得られた機能性繊維布帛は、高摩擦・高洗濯耐久性を有し、従来、耐久性不足や風合い粗剛化の問題により繊維への応用が困難であった機能剤の使用を可能にする。ここで定義する機能剤とは、固着する機能剤であれば問題なく用いることができる。これらを例示すると、モノマー重合体からなる吸湿剤や静電剤、撥水剤および保温剤等が挙げられる。これらの処理方法は特に限定するものでなく、用いられる機能剤によって処理方法は様々であるが、一例としては、機能剤を溶媒にて１〜１５％ｏｗｆ程度に希釈し、その溶液中にてポリエステル芯鞘複合繊維からなる繊維布帛を浸漬し、３０〜１３０℃の温度に加熱して１０〜６０分間処理する。また、この方法は染色と同浴処理をすることが可能である。また、機能剤を塗布する方法は、１〜１５％ｏｗｆの機能性溶液をポリエステル芯鞘複合繊維からなる繊維布帛に吹き付け、その後、乾燥処理を施すことで機能剤を固着することができる。
【００３３】
一方、アルカリ等の溶剤減量等を施さずに芯成分をそのまま残した場合は、芯成分を鞘成分が完全包皮していないため、芯成分を構成するポリマーの影響により、優れた吸湿性と接触冷感などの機能性が発現する。その上、吸湿によって芯成分が膨潤しても鞘割れが発生しないために品位の低下を回避することができる。
【００３４】
本発明のポリエステル芯鞘複合繊維からなる繊維布帛は、主にスポーツ等の用途に好適である。
【００３５】
本発明のポリエステル芯鞘複合繊維からなる繊維布帛は、芯成分ポリマーにより吸湿性に優れ、べたつきなどの不快感を解消する。また、吸湿によって繊維自体が伸張するため、衣服内温度が上昇し、人が汗をかくとポリエステル芯鞘複合繊維からなる繊維布帛は吸湿により布帛密度が減少する。一方、衣服内温度が低下すると、布帛密度が元にもどるため、衣類内の温度コントロールが可能であり、トレーニングウェアやスポーツアウター用途に好適である。
【００３６】
本発明のポリエステル芯鞘複合繊維からなる繊維布帛をアルカリ等の溶媒減量を施すことで高中空断面を形成する。このため、軽量感や保温性を得ることができ、スポーツ用途や婦人衣料などに好適である。さらに、中空部に機能剤を充填もしくは塗布することで複合機能性素材としてのスポーツ用途やユニフォーム用途への展開も好ましい。
【実施例】
【００３７】
以下、本発明のポリエステル芯鞘複合繊維について実施例をもって具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。実施例における評価方法は、次のとおりである。
【００３８】
１．製糸性
１６８時間（７日間）連続紡糸を行い、製糸性を次の判定方法に従って評価した。
○○：糸切れ率が３．０％未満
○ ：糸切れ率が３．０％以上５．０％未満
△ ：糸切れ率が５．０％以上７．０％未満
× ：糸切れ率が７．０％以上
− ：評価不可。
【００３９】
２．芯成分の溶出性
アルカリ減量後の繊維布帛を走査型電子顕微鏡にて拡大撮影し、単繊維２０本の芯成分の残存有無を観察し、次の４段階判定で評価した。
○○：芯成分ポリマーが残存している単繊維がない
○：芯成分ポリマーが残存している単繊維が１〜２本
△：芯成分ポリマーが残存している単繊維が３〜４本
×：芯成分ポリマーが残存している単繊維が５本以上。
【００４０】
３．製品風合い
着衣快適性、色調（ハンター法による）および染色斑を主体に、表面品位の均一性の総合評価を、熟練者５名にて次の４段階判定法で評価した。
○○：優
○：良
△：可
×：不可。
【００４１】
４．固有粘度
２５℃オルソクロロフェノール中で測定した値である。以下、固有粘度をＩＶと記す。
【００４２】
（実施例１〜４、比較例１〜２）
紡糸温度２９０℃の条件下、芯成分ポリマーとして、重量平均分子量５０００のポリエチレングリコール（以下、ＰＥＧという）を６０重量％共重合したポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴという）からなるＩＶ＝０．９０のＰＥＴと、エチレンテレフタレート繰り返し単位１００モル％からなるＩＶ＝０．６５のＰＥＴを、混合比率５０：５０でパック組込型の１０段“ハイミキサー”（（登録商標）東レエンジニアリング社製）にて、２．１百万分割して得た重量平均分子量５０００のＰＥＧを３０重量％共重合したＩＶ＝０．７７のＰＥＴと、鞘成分ポリマーとして、酸化チタン粒子（チタン工業（株）製“ＫＡ−３０改”、平均粒径０．４μｍ）を１．５重量％含有し、５−スルホイソフタル酸ナトリウム塩（以下、ＳＳＩＡという）を１．５モル％と重量平均分子量１０００のＰＥＧを１重量％共重合したＩＶ＝０．６６のＰＥＴを複合比率が芯成分ポリマー／鞘成分ポリマー＝５０／５０となるように各々溶融計量し、総吐出量３２ｇ／分の溶融ポリマーをインサートにより芯成分ポリマーを吐出させることにより、鞘成分側がＣ字型となる芯鞘断面用口金ノズル（φ０．３ｍｍ、３６ホール）から吐出させて紡速３０００ｍ／分で紡糸し、１４０ｄｔｅｘ−３６フィラメント、残留伸度１６０％の部分配向複合繊維糸を得た。得られた部分配向複合繊維糸を、延伸温度９０℃、熱セット温度１４５℃、倍率１．７倍で延伸熱セットし、８４ｄｔｅｘ−３６フィラメントの延伸複合繊維糸を得た。また、繊維横断面測定の結果、繊維横断面における芯成分の内接円の直径Ａは１０μｍ、繊維横断面における鞘成分の開口部幅Ｂは４μｍであり、断面異形度（Ａ／Ｂ）は２．５であった。得られた延伸複合繊維糸を、経糸と緯糸に用い、生機密度５４×５７本／ｉｎの平織物を得、次いで精練を行った後に水酸化ナトリウム４％水溶液の存在下に、９０℃の温度で１０分のアルカリ減量処理を施し、次いで、浴比がカチオン染料／染色液＝１／２０の条件下、１２０℃×４５分の染色を実施した。得られた織物は（実施例１）は製糸性に優れ、かつ芯成分の溶出性および製品風合いに優れたものであった。
【００４３】
また、実施例２〜実施例４および比較例１〜２は、実施例１の製糸条件を基本とし、芯成分ポリマーのＰＥＧの混合比率を変更することにより、ブレンド後のＰＥＧ共重合量をそれぞれ変更した実験である。実施例２〜実施例４は、芯成分ポリマーのＰＥＧ共重合量をそれぞれ８重量％、３０重量％および７０重量％とした実験であるが、いずれも工程安定性に優れ、製品風合いが良好であった。また、比較例１は、芯成分ポリマーのＰＥＧ共重合量を５重量％とした実験であるが、共重合量が低すぎたため、芯成分ポリマーの溶出性に劣り、染め斑が発生した。一方、比較例２は、ＰＥＧ共重合量を８０重量％と多めに設計した実験であるが、実施例４と対比して、ＰＥＧ共重合量を１０重量％上乗せした程度であったが、吐出段階で五月雨状の吐出斑が発生し、糸切れが多発した。評価結果を表１に示す。
【００４４】
【表１】
【００４５】
（実施例５〜８、比較例３〜４）
実施例５〜８および比較例３〜４は、実施例１の製糸条件を基本として、芯成分ポリマー中の共重合成分のＰＥＧの重量平均分子量を変更して行った実験である。実施例５〜８は、芯成分ポリマー中のＰＥＧの重量平均分子量をそれぞれ５００、４０００、６０００および８０００した実験であるが、製糸性に優れ、溶出性および品位も良好であった。比較例３は、芯成分ポリマー中のＰＥＧの重量平均分子量を１００００とした実験であるが、重量平均分子量が大きすぎたために、耐熱性に劣り、色調斑が発生した。比較例４は、芯成分ポリマー中のＰＥＧの重量平均分子量を３００とした実験であるが、製糸性は問題ないものの、アルカリ減量の溶出性が著しく低下しており、染め差や染め斑が発生した。評価結果を表２に示す。
【００４６】
【表２】
【００４７】
（実施例９〜１０）
実施例９は、実施例１の製糸条件を基本として、鞘成分ポリマーにカルボキシル末端基量を４１当量／トンに微増させたＰＥＴを用いた実験であるが、実施例１同様に優れた溶出性を有していた。また、実施例１０は、実施例９同様に鞘成分ポリマーにカルボキシル末端基量が５３当量／トンのものを用いた実験であるが、カルボキシル末端基量が多めであったため、鞘成分もアルカリ減量による浸食の影響を受け、質感に斑や劣化が若干あったが、製糸性や芯成分の溶出性には優れており、目的とするレベルのものが得られた。評価結果を表３に示す。
【００４８】
【表３】
【００４９】
（実施例１１〜１５）
実施例１１〜１５は、実施例１の製糸条件を基本として鞘成分のポリマーを変更することにより、鞘成分中の酸化チタン粒子の含有量を変更した実験である。実施例１１は、酸化チタン粒子を含有しないポリマーを鞘成分に用いた実験であるが、酸化チタン粒子の平滑性効果が期待できないため若干の糸切れが発生したが、問題ない範囲であった。実施例１２〜１４は、酸化チタン粒子の含有量を０．０５，１．０，２．５重量％とした実験であるが、いずれも工程安定性が安定しており、製品風合いに優れていた。実施例１５が酸化チタン粒子の含有量を３．０重量％とした実験であるが、酸化チタン粒子の含有量がやや多かったせいか、パックの濾圧上昇が大きく、糸切れも散発したが、溶出性および製品風合いは良好であった。評価結果を表４に示す。
【００５０】
【表４】
【００５１】
（実施例１６〜１９）
実施例１６〜１９は、鞘成分中のＳＳＩＡ共重合量を変更した実験である。実施例１６および１７は、鞘成分中のＳＳＩＡ共重合量を０．１，３．０モル％とした実験であるが、溶出性および品位ともに本発明を満足するものが得られた。実施例１８は、ＳＳＩＡ成分を含まない実験であるが、発色性が若干低下したが、製糸性および溶出性は良好であった。実施例１９は、ＳＳＩＡ共重合量を３．３モル％とした実験であるが、ＳＳＩＡ共重合量が多めであるが故、アルカリ減量の際に鞘成分も若干の浸食を受けてしまったが、総合的には良好な結果が得られた。評価結果を表５に示す。
【００５２】
【表５】
【００５３】
（実施例２０〜２７）
実施例２０〜２７は、鞘成分中のＰＥＧ共重合量とその重量平均分子量および染色条件をそれぞれ変更した実験である。実施例２０〜２６は、それぞれの評価結果には若干の優劣は見られたが、いずれも本発明の目的を達成するものであった。実施例２７は、鞘成分ポリマー中にカチオン基を有さないため、カチオン染料の代わりに分散染料を用いて評価したが、若干の淡染傾向があったが製品風合いは良好であり、表面品位に優れていた。評価結果を表６に示す。
【００５４】
【表６】
【００５５】
（実施例２８〜３３）
実施例２８〜３３は、実施例１の製糸条件を基本として、２成分ポリマーの吐出量を各々変更することにより、複合比率を変更して実施したものである。実施例２８および実施例３２は、複合比率をそれぞれ芯／鞘＝３０／７０，２０／８０とした実験である。これらは、いずれも芯成分比率が低目であったために軽量感がやや見劣りするものの、芯成分の溶出性に優れていた。実施例２９および３０は、複合比率（重量）をそれぞれ芯／鞘＝４０／６０，７０／３０とした実験であるが、いずれも製糸性が安定しており、優れた性能を有していた。また、実施例３１と３３は、複合比率（重量）をそれぞれ芯／鞘＝８０／２０，９０／１０とし、芯成分比率を大きくした実験であるが、鞘成分比率が小さいせいかアルカリ減量の影響で製品風合いがやや低下したが、大きな問題でなく、本発明を満足する織物を安定して得ることができた。評価結果を表７に示す。
【００５６】
【表７】
【００５７】
（実施例３４〜３８、比較例５〜６）
実施例１の製糸条件を基本として、パック交換を行うことで口金スペックを変更し、断面異形度の異なる実施例３４〜３８および比較例５〜６を行った。実施例３６と３７は、断面異形度をそれぞれ２．０および３．０とした実験であるが、実施例１を上回る製品風合いや工程安定性を有していた。また、実施例３４と３８は、断面異形度を１．５および３．３とした実験であるが、製糸性、溶出性、製品風合いのいずれにおいても良好な結果が得られた。比較例５は、断面異形度を１．２とした実験であるが、断面異形度が小さく、鞘成分の開口部幅が広すぎたために繊維布帛とした際に筋斑が発生しており、品位が悪かった。また、比較例６は、断面異形度を３．５とした実験であるが、鞘成分の開口部幅が小さすぎるため、芯成分の溶出性が極めて悪く、染め斑が酷かった。評価結果を表８に示す。
【００５８】
【表８】
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明のポリエステル芯鞘複合繊維は、仮撚や撚糸および製編織時の物理的圧力によっても中空部を維持できる好適には溶出型の中空断面構造を形成することができ、製糸性や芯成分の除去等の工程安定性が良好であり、品位の優れた軽量・保温性繊維を得ることができ、有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】図１は、本発明のポリエステル芯鞘複合繊維の繊維横断面を例示説明するための模式断面図である。
【符号の説明】
【００６１】
１：ポリエステル芯鞘複合繊維
２：鞘成分
３：芯成分
４：芯成分の一部
５：鞘成分の開口部
Ａ：繊維横断面における芯成分の内接円の直径
Ｂ：繊維横断面における鞘成分の開口部幅
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリエステルを鞘成分とし、重量平均分子量５００〜８０００のポリエチレングリコールを８〜７０重量％共重合させたポリエチレンテレフタレートを芯成分とし、繊維横断面において該芯成分の一部が該鞘成分の開口部から繊維表面に露出しており、かつ断面異形度（Ａ／Ｂ）が下記式（１）を満足することを特徴とするポリエステル芯鞘複合繊維。
１．５≦Ａ／Ｂ≦３．３・・・・・（１）
（式中、Ａは繊維横断面における芯成分の内接円の直径（μｍ）を表し、Ｂは繊維横断面における鞘成分の開口部幅（μｍ）を表す。）
【請求項２】
芯成分と鞘成分の複合比率（重量）が、芯／鞘＝３０／７０〜８０／２０であることを特徴とする請求項１記載のポリエステル芯鞘複合繊維。
【請求項３】
酸化チタン粒子が、鞘成分中に０．０５〜２．５重量％含有されてなることを特徴とする請求項１または２記載のポリエステル芯鞘複合繊維。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項記載のポリエステル芯鞘複合繊維を少なくとも１部に用いてなることを特徴とする繊維布帛。
【請求項５】
芯成分を除去することにより形成された中空部に機能剤を充填または塗布させてなることを特徴とする請求項４記載の繊維布帛。
【請求項１】
ポリエステルを鞘成分とし、重量平均分子量５００〜８０００のポリエチレングリコールを８〜７０重量％共重合させたポリエチレンテレフタレートを芯成分とし、繊維横断面において該芯成分の一部が該鞘成分の開口部から繊維表面に露出しており、かつ断面異形度（Ａ／Ｂ）が下記式（１）を満足することを特徴とするポリエステル芯鞘複合繊維。
１．５≦Ａ／Ｂ≦３．３・・・・・（１）
（式中、Ａは繊維横断面における芯成分の内接円の直径（μｍ）を表し、Ｂは繊維横断面における鞘成分の開口部幅（μｍ）を表す。）
【請求項２】
芯成分と鞘成分の複合比率（重量）が、芯／鞘＝３０／７０〜８０／２０であることを特徴とする請求項１記載のポリエステル芯鞘複合繊維。
【請求項３】
酸化チタン粒子が、鞘成分中に０．０５〜２．５重量％含有されてなることを特徴とする請求項１または２記載のポリエステル芯鞘複合繊維。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項記載のポリエステル芯鞘複合繊維を少なくとも１部に用いてなることを特徴とする繊維布帛。
【請求項５】
芯成分を除去することにより形成された中空部に機能剤を充填または塗布させてなることを特徴とする請求項４記載の繊維布帛。
【図１】
【公開番号】特開２００７−１３１９８０（Ｐ２００７−１３１９８０Ａ）
【公開日】平成１９年５月３１日（２００７．５．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３２７０１７（Ｐ２００５−３２７０１７）
【出願日】平成１７年１１月１１日（２００５．１１．１１）
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年５月３１日（２００７．５．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１１月１１日（２００５．１１．１１）
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]